Henri vokste opp på slottet Betzdorf som eldste sønn av det storhertuglige paret. Han gikk på skole i Luxembourg og Frankrike, og blei på sin myndighetsdag gitt tittelen arvestorhertug i 1973. Dermed fikk han også representative oppgaver. Inntil oktober 1980 studerte han statsvitenskap ved universitetet i Genève. På universitetet blei han kjent med Maria Teresa Mestre, hans senere hustru. Henri og Maria Teresa har fem barn.